基于分形理论的火星冲沟成因机制研究

对火星陨击坑壁上发育的冲沟进行研究,分析其成因和控制因素并进而探讨火星表面附近发生的地质过程,是当今火星研究的重要课题之一。采用分形理论对火星南半球中纬度9个陨击坑壁内不同方位发育的冲沟沟头形态进行了研究,结果表明沟头的分维值与冲沟发育程度呈显著的正相关关系。冲沟沟头的分维值大小分布与冲沟的方位关系密切,面向极地的冲沟分维值较大,面向赤道的冲沟分维值较小。陨击坑内不同方位冲沟所处位置的局部气候因素差异控制了水量的大小,从而造成陨击坑内不同方位冲沟发育程度和分维值大小的差异。研究结果为强调火星气候因素控制了冲沟形成的地表冰雪积累/融化成因模式提供了佐证。     

个旧地区地球化学元素的多重分形特征及找矿预测

应用多重分形的“C-A“模型(即含量-面积)方法,对云南个旧地区的水系沉积物样品的20项元素进行了研究分析.结果表明,成矿元素以及伴生元素呈模式Ⅱ的高丛集多重分形分布,非成矿元素呈模式Ⅰ的简单连续多重分形分布;根据个旧地区东部与西部地球化学元素分布的对比发现,在东部的分维值普遍比西部小,有的成矿元素如Cu、Au在东西部呈现不同的分布模式,而非成矿元素分布变化不大.     

基于GIS和层次分析法的冲积扇油气管道段坡面侵蚀性评价

坡面侵蚀是管道穿越冲积扇地质灾害的重要类型之一。通过对青海省乌兰县希里沟北山山前冲积扇油气管道建立坡面侵蚀单体模型,以遥感影像解译为基础,结合野外调查,沿管线得到40个灾害点。获取坡度、来水量、地表抗冲性、渗透性、植被等7个指标因子,用层次分析法确定各因子权重,发现坡度所占权重最高,达35.1%。借助Arc GIS软件,建立数据库,方便属性查询。通过加权叠加,将最终栅格图层按自然断点法进行分级,分为五级,得到调查点侵蚀强度等级图。比较分析结果与实际管线调查情况较吻合,表明该方法在坡面侵蚀研究中值得推广,从而为油气管道运营期主要治理区域及新管线的选线提供一定的理论支持。     

浙江中生代热液矿床的分形研究

根据浙江293个有开采价值的中生代热液萤石、金、银和铅锌矿床数据,在矿床地质研究基础上探讨了这些矿床的空间和储量分形问题。研究表明,在两个尺度范围内,矿床在空间上呈分形分布,其中群集分布的分维数D分别为0.1405-0.3778(1-20km)和0.7168-1.1851(20-750km);密度分布的分维数D分别为0.294-1.1242(1-40km)和0.135-0.252(40-750km)。研究还发现矿床的频度-大小分布也是分形的,其储量分形分布的分维数为萤石(浙江)D=2.34萤石(中国)D=2.13:铅锌(浙江)D=2.27;银(浙江)D=1.63:金(浙江)D=1.09。     

川东南桑木场背斜寒武系脉体分形特征及其意义

通过对川东南桑木场背斜寒武系多期脉体野外详细构造特征、几何学特征的勘测,利用分形学研究方法对1200余条(古流体活动)脉体进行综合定量研究表明,寒武系节理脉体主要为限制脉体(层内脉体、层间脉体、断层相关层间脉体)、贯通脉体(隆张成因)两大类,它们具有不同的分形(分维值、变差系数等)特征,反映差异性古流体活动能力。层内脉体厚度分维值D=1.332～2.307,脉体间距呈负指数分布,变差系数Cv=0.7～1.0;层间脉体厚度分维值D=0.995～1.690,脉体间距呈对数正态分布为主,变差系数Cv=0.65～1.00;断层相关层间脉体厚度分维值D=1.048～1.254,脉体间距呈负指数和对数正态分布,变差系数Cv=0.5～0.9;隆张成因贯通脉体厚度分维值D=0.917(1),脉体间距呈幂率分布,变差系数Cv=1.5,流体(跨层)活动能力强。多期脉体具有渗流模型机制扩展生长特性,晚期隆升作用对桑木场背斜地区寒武系古流体活动以及区域保存条件具有至关重要的影响。     

基于GIS技术的滑坡空间分布的分形特征研究

在滑坡空间分布特征的研究中引入了变换分形的手段,结合哥伦比亚Chinchina地区的滑坡发育分布图,基于GIS技术对滑坡的空间分布特征进行了研究,发现滑坡的空间分布与坡度、岩性、土地利用类型均呈二阶累计和分形分布。通过计算得到了分维值,并探讨了分维值的物理意义。     

个旧地区地球化学元素的多重分形特征及找矿预测

应用多重分形的“C-A”模型（即含量-面积）方法，对云南个旧地区的水系沉积物样品的20项元素进行了研究分析。结果表明，成矿元素以及伴生元素呈模式Ⅱ的高丛集多重分形分布，非成矿元素呈模式Ⅰ的简单连续多重分形分布；根据个旧地区东部与西部地球化学元素分布的对比发现，在东部的分维值鲁遍比西部小，有的成矿元素如Cu、Au在东西部呈现不同的分布模式，而非成矿元素分布变化不大。     

基于ArcGIS的滑坡空间分布的变维分形研究——以江西省宁都县为例

滑坡空间分布的定量研究对了解滑坡的发育特征具有实际意义,能够为滑坡的防治提供重要依据.为了了解滑坡的空间分布特征,以江西省宁都县1：5万地质灾害调查数据为基础,基于ArcGIS空间分析叠加模块,对滑坡空间分布规律应用变维分形理论进行定量研究,揭示出滑坡空间分布与地形地貌、岩土体类型、高程、坡度均呈二价累计和分形分布,使得滑坡与各因素之间的关系从定性分析上升到定量研究,并计算出分维值,说明了分维值的意义.     

中国旱涝灾害的分形结构

基于分形理论在中国旱涝灾害研究方面所存在的问题,首先系统地分析了中国华北区、西北区等不同区域和松花江、长江等不同流域旱涝灾害的分形结构,其次以唐山市为例系统分析了同一地点不同等级旱涝灾害分维的时序变化及其关系,进而探讨了以分维为中介参数在旱涝灾害与其影响因素之间建立定量化经验关系的可能。研究结果表明,中国旱涝灾害具有客观的分形结构,分维是表征中国旱涝灾害发生特征的良好参数;在此基础上,系统地计算出了中国旱涝灾害的分维值、分析了唐山市不同等级旱涝灾害分维的时序变化关系,并建立了辽河、长江等流域水系空间维数与流域洪涝分维之间的定量关系式DF=3．6179DR-4．0242(式中DR为流域水系空间维数,DF为流域洪涝分维)。     

基于机载LiDAR技术的泥石流物源侵蚀量定量评价研究

泥石流物源是形成泥石流的三大基本条件之一，物源侵蚀堆积变化量则是衡量泥石流规模和频率的重要指标，然而目前采用常规技术手段仍难以实现对物源侵蚀堆积变化的定量研究。针对这一问题，本文以西昌市邛海水厂后山冲沟泥石流为例，采用机载LiDAR技术建立了该流域雨季前后的高精度数字高程模型(DEM)，并基于此开展了泥石流物源侵蚀量定量评价研究。结果表明：邛海水厂后山冲沟流域总体过火面积达65%，流域内主要发育坡面堆积物源、崩滑堆积物源以及沟道堆积物源；两期次高精度DEM数据差分叠加可实现泥石流物源侵蚀量的估算，该沟雨季前后泥石流物源侵蚀减少量为12 209 m³，物源侵蚀变化呈分布区域广、数量多、散状发育的特点；泥石流物源的启动以坡面堆积物源侵蚀为主，侵蚀厚度多在0.5 m以内；邛海水厂后山冲沟泥石流在今后一段时间内将以高频泥石流为主。     

地表的分形测量及其大地构造学意义

以湖北红安地区为例,采用投影覆盖法(projectivecoveringmethod)对地表进行了二维分形测量,结果表明,地表面积具有双分形(bifractal)关系,即具有小尺度的结构分形(texturalfractal)和大尺度的构造分形(structuralfractal),分叉点(breakpoint)的尺度为3610m,分维值都在2～3之间且结构分维值大于其构造分维值。可见,地表形态具有分形性质,分维值可以指示地表形态的复杂程度。构造分维值可作为构造活动强度的一个指标,可为大地构造单元的划分提供定量依据。复杂地表形态主要是由构造活动(内营力作用)和各种复杂表生地质作用(外营力作用)引起的,前者主要控制大尺度的地形起伏,后者则塑造小尺度的地表形态。地表分维值可以指示地表的发育成熟度,该地区小尺度的结构分维值大于大尺度的构造分维值表明其处于地表形态的发育晚期。此外,地表的分形尺度可以来用确定构造活动尺度,从而指导构造地质与找矿勘探研究。     

中国金矿床分布的分形研究

根据1:40O万中国岩金成矿图,在矿床地质研究基础上,用分形理论探讨了中国岩金矿的空间分布。研究表明,在两个尺度范围内,金矿床在空间上呈分形分布,其中数盒子法的分维数D分别为0.3333(5～80km)和1.3259(80～2400km);密度分布的分维数D分别为1.2033(5～80km)和1.5459(80～2400km)。金矿床的分形分布给超大陆旋回会聚构造边缘控制金矿的分布及成矿作用的观点以有力的佐证。     

湘西沃溪金锑钨矿床含金石英脉的分形生长动力学

笔者等对湘西沃溪金锑钨矿床石英脉长度与厚度的分形关系及其厚度的分形分布进行了分析 ,探讨了石英脉分形生长的可能动力学机理。分析结果表明 ,石英脉长度厚度关系的分维值 Dr 在 0 .4 0 70到 1.0 784之间 ,Dr 值与相应石英脉的平均厚度呈明显正相关关系 ,相关系数为 0 .6 6 36。石英脉厚度分布的分维值 DT 在 0 .342 0到1.4 6 6 1之间 ,与相应石英脉平均厚度呈负相关关系 ,相关系数为 - 0 .5 70 6 ,说明厚度分布的分维值 DT 越小 ,脉体连通性越好。研究表明 ,石英脉体生长早期 ,以横向膨胀为主 ,其长度厚度关系分维值 Dr<1.0 ;脉体生长达到一定规模时 ,相邻脉体会通过相互连通而迅速增长 ,总体表现为纵向延长 ,从而导致 Dr>1,Dr随着石英脉的连通生长而增大。模拟结果表明 ,具有稳定的脉体成核率 α和生长速率 β的脉体生长模式将导致脉体厚度的分形分布 ,且厚度分布的分维值 DT 值将随着脉体成核率 α的增大而增大、随着脉体生长速率 β的增大而减小。     

柴达木盆地北缘断裂构造分形特征与油气分布关系研究

本文应用分形几何理论对柴达木盆地北缘断裂体系的分布进行了定量研究,在研究标定尺度范围内,该区断裂体系的平面分布具有良好的统计自相似性和分形特征,在双对数坐标系中,用最小二乘法进行直线拟合的相关系数平方(R²)均在0.97以上。该区4个已知油气田断裂构造的分维数D值均大于1.3,明显高于整个区域内4个反射层的断层分维数(平均D=1.218)。可以认为断裂构造的分维值大于1.3的部位是该区油气聚集分布的有利区。断裂体系分数维值越大的地区,有利于油气藏的分布,其单位面积内的油气地质储量越高。     

官司河流域景观结构变化及其分形研究

利用1995年森林资源分布图和2005年IKONOS遥感影像构建了土地利用GIS数据库,通过利用分形理论对官司河流域的各景观要素进行分析,结果表明:①耕地和林业用地面积占绝对优势,是该区域景观的基质,土地利用类型变化较大,林地、道路、水域的面积不断扩大;②建筑用地、水域和耕地的多样性指数最大,优势度也较为明显,而各类林业用地多样性指数和优势度均较小;③林地和耕地的分维数大于其它景观类型,而稳定性指数小于其它类型,说明这两种景观类型分布较为复杂和不规则,稳定性较差,建筑用地和水域的分维值较低,接近于"1",说明这两种类型分布规模较小,斑块较为规则;④从分维数的动态变化来看,除道路和水域这两种景观类型减少外,其它景观类型都增加,表明人类对这几种类型的利用程度更加复杂化。     

云南个旧期北山七段玄武岩中磁黄铁矿结构变化分形特征

微观尺度上土壤孔隙、岩石孔洞缝、矿物组构的分形与多重分形研究受到广泛关注,典型的P-A(周长-面积)分形模型、盒子维数等也广泛应用于其中.云南个旧锡多金属矿床老厂期北山垂向上七段玄武岩发育完整,但对其形成机理及对成矿的贡献有较多的争议.这七层玄武岩中磁黄铁矿广泛发育.基于GIS的P-A分形模型研究磁黄铁矿颗粒的大小、颗粒的不规则性及空间分布特征,探讨磁黄铁矿这一标志性矿物在不同层段玄武岩中的变化情况,并为玄武岩的成因给出新的解释.结合盒子维数,分形分析结果显示,从第一段玄武岩到第七段玄武岩磁黄铁矿的面积分维DA和周长分维D,p总体保持不变的态势;而周长-面积分维DPA却有逐渐增大的趋势.DPA增大表明随着深度的增加,磁黄铁矿颗粒不规则性增强.     

个旧矿区东区断裂构造分形研究及成矿预测

分形理论是定量研究非线性问题的一种新的有效的理论方法.文章通过对个旧矿区东区断裂构造系统的分形研究,认为该区断裂构造系统在二维平面上服从分形分布,整个矿区分维值D=1.432,马拉格矿田D=1.093,老厂矿田D=1.263,卡房矿田D=1.121,高松矿田D=1.194.由此推测,高松矿田找矿潜力很大,而且,整个矿区的D值大于4个子区域的D值,说明个旧矿区东区仍然存在巨大的找矿潜力.     

新疆阿尔泰地区矿床分布的多重分形分析

对新疆阿尔泰地区 175个热液金、铜、铅、锌、稀有金属矿床的研究表明 ,该区矿床的空间分布为多重分形分布。在 q=- 2～ 14范围内 ,标度指数为 - 5.4 915～ 12 .80 71,奇异指数 a( q)随 q值变化较大 ,为 0 .92 4 8～ 2 .2 865,分维谱具单峰曲线特征。q=0时 ,在 1～ 150 km尺度范围内出现二个分形关系 ,在 1～ 16km尺度范围内 D0 值为 0 .2 3,在 16～ 150 km尺度范围内 D0 值为 1.51。导致该区矿床多重分形分布的主要原因是在不同尺度下矿床的形成控制机理的不同和矿床的勘探研究程度较低 ,该区还有较大的找矿前景。     

岩石圈板块的分形及其降维演化

根据分形理论和各板块的面积以及现代大陆各地块面积资料 ,分别进行了全球岩石圈板块和全球大陆地块自相似性特征尺度与频度关系的研究讨论。结果表明 ,现代全球岩石圈板块在特征线度r =30 0～ 180 0km的无标度空间范围内具有分形分布特征 ,其分维数D =0 72 ;现代全球大陆地块在特征线度r =30 0～ 150 0km的无标度空间范围内具有分形分布特征 ,其分维数D =1 16 ,比现代全球板块 0 72的分形值高出 6 1%。进一步讨论认为 :传统的“板块构造动力”应区分为岩石圈破裂形成板块动力的“板块构造动力Ⅰ”和板块水平运动驱动力的“板块构造动力Ⅱ”两个方面 ;全球板块总数为 18个左右、最小板块面积在 3× 10 5 km2 左右的板块分布 ,可能与板块的形成、演化有密切关系 ;原始岩石圈板块的分形分布 ,在地球构造演化过程中有一个降维演化趋势 ,其降维演化的速率约为 4 34× 10 -10 a-1;根据分维数反映分形客体复杂与不规则程度的物理意义 ,岩石圈破碎地块的降维演化意味着岩石圈地块的破碎状况及其分布 ,具有在总体上随时间演化而逐渐向简单、规则方向演化的趋势 ;原始岩石圈的破裂以及岩石圈破碎地块从古老大陆地块向现代板块的降维演化可能源于地球的膨胀 ,膨胀使各岩石圈块体面积以及地球总面积共同增长并从     

基于分形理论的遥感蚀变异常提取和分级

分形理论研究自然界和社会活动中广泛存在的无序(无规则)而有自相似性的系统.在地球系统中,许多地学现象的空间展布具有分形结构.蚀变作为一种地质记录,其分布具有明显的不均匀性.同时蚀变也是一种异常,而分维与异常又往往具有一定的关系.利用分形理论的求和法(即像元亮度-面积模式)进行遥感蚀变异常的提取和分级较为有效,可以弥补传统的门限化方法和利用灰度直方图目视确定突变点方法的不足.